Global dominance of lianas over trees is driven by forest disturbance, climate and topography.

Growing evidence suggests that liana competition with trees is threatening the global carbon sink by slowing the recovery of forests following disturbance. A recent theory based on local and regional evidence further proposes that the competitive success of lianas over trees is driven by interactions between forest disturbance and climate. We present the first global assessment of liana-tree relative performance in response to forest disturbance and climate drivers. Using an unprecedented dataset, we analysed 651 vegetation samples representing 26,538 lianas and 82,802 trees from 556 unique locations worldwide, derived from 83 publications. Results show that lianas perform better relative to trees (increasing liana-to-tree ratio) when forests are disturbed, under warmer temperatures and lower precipitation and towards the tropical lowlands. We also found that lianas can be a critical factor hindering forest recovery in disturbed forests experiencing liana-favourable climates, as chronosequence data show that high competitive success of lianas over trees can persist for decades following disturbances, especially when the annual mean temperature exceeds 27.8°C, precipitation is less than 1614 mm and climatic water deficit is more than 829 mm. These findings reveal that degraded tropical forests with environmental conditions favouring lianas are disproportionately more vulnerable to liana dominance and thus can potentially stall succession, with important implications for the global carbon sink, and hence should be the highest priority to consider for restoration management.

Des preuves de plus en plus nombreuses suggèrent que la competition entre lianes et les arbres menace le puits de carbone mondial en ralentissant la récupération des forêts après une perturbation. Une théorie récente, fondée sur des observations locales et régionales, propose en outre que le succès compétitif des lianes sur les arbres est dû aux interactions entre la perturbation forestière et le climat. Nous présentons la première évaluation mondiale de la performance relative des lianes par rapport aux arbres en réponse aux perturbations forestières et aux facteurs climatiques. En utilisant un ensemble de données sans précédent, nous avons analysé 651 échantillons de végétation représentant 26,538 lianes et 82,802 arbres, issus de 556 emplacements uniques dans le monde entier, tirés de 83 publications. Les résultats montrent que les lianes ont de meilleure performances par rapport aux arbres (augmentation du ratio liane-arbre) lorsque les forêts sont perturbées, sous des zones chaudes aves précipitations faibles, et vers les basses altitudes tropicales. Nous avons également constaté que les lianes peuvent être un facteur critique entravant la récupération des forêts dans les forêts perturbées connaissant des climats favorables aux lianes, car les données de chronoséquence montrent que le succès compétitif élevé des lianes sur les arbres peut persister pendant des décennies après les perturbations, surtout lorsque la température annuelle moyenne dépasse 27.8°C, que les précipitations sont inférieures à 1614 mm et que le déficit hydrique climatique est supérieur à 829 mm. Ces découvertes révèlent que les forêts tropicales dégradées avec des conditions environnementales favorables aux lianes sont disproportionnellement plus vulnérables à la dominance des lianes, et peuvent ainsi potentiellement entraver la succession, avec d'importantes implications pour le puits de carbone mondial et devraient donc être la plus haute priorité à considérer pour la gestion de la restauration.

The impact of insect herbivory on biogeochemical cycling in broadleaved forests varies with temperature.

Herbivorous insects alter biogeochemical cycling within forests, but the magnitude of these impacts, their global variation, and drivers of this variation remain poorly understood. To address this knowledge gap and help improve biogeochemical models, we established a global network of 74 plots within 40 mature, undisturbed broadleaved forests. We analyzed freshly senesced and green leaves for carbon, nitrogen, phosphorus and silica concentrations, foliar production and herbivory, and stand-level nutrient fluxes. We show more nutrient release by insect herbivores at non-outbreak levels in tropical forests than temperate and boreal forests, that these fluxes increase strongly with mean annual temperature, and that they exceed atmospheric deposition inputs in some localities. Thus, background levels of insect herbivory are sufficiently large to both alter ecosystem element cycling and influence terrestrial carbon cycling. Further, climate can affect interactions between natural populations of plants and herbivores with important consequences for global biogeochemical cycles across broadleaved forests.